07. 임계점

열역학

PART 07. 임계점

물질은 온도, 압력에 따라 고체, 액체, 기체로 나눠진다.

열역학에서는 액체와, 기체를 주로 다룬다.

열역학의 주된 목적은 

상태를 결정하는 변수인

온도, 압력 등의 변화에 따라

물질의 상태와 에너지의 변화를 결정하는 것이다.

액체 상태는 기체 상태에 비해 분자들이 밀집해 있어서

분자 움직임의 형태인 이동, 회전, 진동의 정도가 기체에 비해 미소하다.

따라서, 액체 분자 에너지 < 기체 분자 에너지

액→기 외부에서 에너지 공급

기→액 외부로 에너지 방출

증기란, 일정한 온도 하에서 압력을 증가시켜 액화가 가능

기체란, 일정한 온도 하에서 압력을 증가시켜 액화가 불가능

임계점으로 액, 증, 기를 나눌 수 있다.

초임계 상태 일때는 컵에 담긴 물의 모습과 동일하지만 상변화가 일어나지 않는다.

등온 감압하면 기체도 등압냉각하면 액체로 되지만

이 과정에서 기화와 응축 같은 물리적 상변화가 일어나지 않으면서 물질의 상태만 변화한다.

기체, 액체와 같이 유동적인 부피를 갖는 물질 = 유체

유체의 임계점 = 물질이 기체나 액체 상태의 마지막 경계점

임계점 이상의 온도와 압력에서 존재 할 때 초임계 유체(Supercritical fluid)라고 한다.

이러한 초임계 유체는

물성이 급격한 변화를 하지 않고 유체의 온도와 압력의 변화에 따라

연속적으로 변화하게 된다.

이러한 특징은 학문적, 산업적 응용에 중요하다.

초임계 유체의 물성은 기-액 중간에 해당하는 값을 가진다.

EX)

물의 밀도 일정 온도, 압력 하 기체상 물의 밀도 1 이라고 한다면,

액체상 밀도가 1000정도 되는데 초임계 유체 상태의 밀도는 그 사이 값을 가지게 된다.

초임계 유체는 온도, 압력의 변화에 따라

그 밀도, 융해도, 확산도 성질이 크게 변화한다.

즉, 초임계 유체의 물성의 가변성이 높다.

∴ 기, 액의 물성을 동시에 가질 수 있다.

이러한 특성으로 다양한 반응, 분리 공정에 널리 활용